一種風化殼淋積型稀土礦浸礦劑及其提取稀土的方法
2023-11-04 06:34:07 4
一種風化殼淋積型稀土礦浸礦劑及其提取稀土的方法
【專利摘要】本發明提供了一種風化殼淋積型稀土礦浸礦劑及其提取稀土的方法。具體為一種用於風化殼淋積型稀土礦的浸礦劑溶液，其活性成分為檸檬酸鹽；所述檸檬酸鹽為檸檬酸銨、檸檬酸鈉、檸檬酸鉀和檸檬酸鎂的任意一種，或者檸檬酸鈉、檸檬酸鉀和檸檬酸鎂三者的混合。從風化殼淋積型稀土礦中提取稀土的方法，包括使用檸檬酸鹽作為浸礦劑活性成分得到稀土浸取母液，除雜，加入沉澱劑得到稀土富集物。本發明在風化殼淋積型稀土提取的過程中除了有陽離子的交換作用還存在陰離子(檸檬酸根離子)的配合作用，兩種作用協同能夠提高稀土回收率降低浸礦劑的使用濃度和用量。
【專利說明】一種風化殼淋積型稀土礦浸礦劑及其提取稀土的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於溼法冶金領域，具體涉及一種風化殼淋積型稀土礦浸礦劑及其提取稀土的方法。
【背景技術】
[0002]風化殼淋積型稀土礦是一種特殊的稀土礦種，中重稀土配分高，是國家發展的戰略礦種。風化殼淋積型稀土礦中稀土元素主要以水合或羥基水合離子的形式吸附於黏土礦物上，稀土品位低，僅為0.05~0.3%。礦石粒度極細，50%以上的稀土存於產率為24~32%的-0.78mm粒級中，常規的物理選礦無法使稀土富集為相應的稀土精礦，所以只能採用化學浸取技術。
[0003]當風化殼淋積型稀土礦用鹽類電解質溶液淋洗時，稀土離子就會被交換下來，類似於離子交換過程。無論是強鹼、強酸、弱酸鹽、強酸弱鹼鹽，高價鹽或低價鹽還是有機酸，以及能與稀土形成配合物的鹼，在溶液濃度適當時，均能有效地浸出風化殼淋積型稀土礦中的離子相稀土。
[0004]為了提高浸取效率，降低資源消耗，減小環境汙染，實現風化殼淋積型稀土資源的高效利用，人們從各方面入手對其浸取工藝進行改進，其中，浸礦劑的選擇直接影響到浸出率的高低、生產所需成本，因此十分重要，是很多科學家目前重點研究的課題。目前普遍使用的浸礦劑一般是I~4%硫酸銨，具有較高的稀土回收率，但在南方生產較少，而稀土選礦對其的需求量又很大，故常常導致供不應求。因此，尋找一種替代硫酸銨的浸礦劑十分必要。
【發明內容】
[0005]本發明目的在於提供一種新的風化殼淋積型稀土礦浸礦劑，該新型浸礦劑在浸取稀土的過程中，不僅存在陽離子的交換作用還存在陰離子的配合助浸作用，與目前普遍使用的硫酸銨浸礦劑相比，具有較低的浸取濃度和較少的用量的特點。
[0006]為達到上述目的，採用技術方案如下:
[0007]—種用於風化殼淋積型稀土礦的浸礦劑溶液，其活性成分為檸檬酸鹽。
[0008]按上述方案，所述檸檬酸鹽為檸檬酸銨、檸檬酸鈉、檸檬酸鉀和檸檬酸鎂的任意一種或任意混合。
[0009]按上述方案，所述的檸檬酸鹽活性成分含量為0.5-2.0wt%。
[0010]按上述方案，所述的浸礦劑溶液pH值在3.0-8.0之間。
[0011]一種從風化殼淋積型稀土礦中提取稀土的方法，包括使用檸檬酸鹽作為浸礦劑活性成分得到稀土浸取母液，除雜，加入沉澱劑得到稀土富集物。
[0012]按上述方案，所述檸檬酸鹽為檸檬酸銨、檸檬酸鈉、檸檬酸鉀和檸檬酸鎂的任意一種或任意混合。
[0013]按上述方案，所述的檸檬酸鹽活性成分含量為0.5_2wt%。[0014]按上述方案，還包括對浸礦劑溶液調節pH值到3.0-8.0。
[0015]按上述方案，調節pH值時採用鹽酸。
[0016]按上述方案，所述沉澱劑為草酸或碳酸氫銨。
[0017]風化殼淋積型稀土礦浸取實質是一個離子交換反應，即黏土中稀土離子與浸礦劑中陽離子的交換過程。硫酸銨作為浸礦劑時的化學反應方程式如下:[0018][Al4(Si4O10) (OH)Jm.nRE3+(s)+3nNH4+(aq) = [Al4 (Si4O10) (OH)Jm.3nNH4+(s)+nRE(aq)
[0019]浸取交換陽離子與礦物表面的稀土離子發生交換從而陽離子吸附到礦物表面，稀土離子進入溶液中。當所用浸礦劑為檸檬酸鹽時，發生下列化學反應:
[0020][Al4(Si4O10) (OH)Jm *nRE3+(s)+nC6H5073>3nM(aq) = [Al4 (Si4O10) (OH)Jm.3ηΜω+IiC6H5O7REM=NH4+, Na+, K+，Mg2+/2
[0021]從以上反應可知，在浸礦過程中，檸檬酸的陽離子起到了與稀土離子的離子交換作用，而陰離子(檸檬酸根離子)參與稀土離子的配合作用，促進了浸礦反應向右進行，促進了稀土的浸出，從而提高了稀土回收率。
[0022]本發明的有益效果為:
[0023]I)本發明使用檸檬酸鹽中一種或其中幾種的混合物作為浸礦劑，與目前使用的其它浸礦劑相比，風化殼淋積型稀土提取的過程中除了有陽離子的交換作用還存在陰離子(檸檬酸根離子)的配合作用，兩種作用協同能夠提高稀土回收率降低浸礦劑的使用濃度和用量。
[0024]2)所用檸檬酸鹽含少量或不含銨根，能夠減少氨氮廢水汙染，若使用無銨鹽則可消除氨氮廢水汙染。
【具體實施方式】
[0025]下面結合實例對本發明作進一步說明，但並不限制本發明。
[0026]離子相稀土總含量的測定:稱取烘乾的風化殼淋積型稀土礦250.0g,用質量百分比為2%的硫酸銨溶液為浸礦劑，對風化殼淋積型稀土礦進行柱浸，直至幾乎沒有稀土浸出為止，合併收集浸取液，EDTA容量法測定總離子相稀土含量為RE01.139mmol/250g稀土礦。
[0027]實施例1
[0028]稱取烘乾的風化殼淋積型稀土礦250.0g,配製質量百分比為0.5%的檸檬酸銨((NH4)3C6H5O7)溶液為浸礦劑，按固液比(固體質量與浸礦劑體積比)1:2的比例，調節流速控制在0.4mL/min，對風化殼淋積型稀土礦進行柱浸，得到稀土浸取母液採用EDTA容量法測定稀土含量為RE01.119mmol/250g稀土礦，除雜後以草酸沉澱法富集，過濾，洗滌後在900°C條件下灼燒。
[0029]經分析測定，稀土回收率為94.3%(灼燒物直接稱重與總離子相稀土含量對比得到回收率)，純度為92.6% (採用GB/T14635-2008)。
[0030]實施例2
[0031]稱取烘乾的風化殼淋積型稀土礦250.0g,配製質量百分比為1.5%的檸檬酸鎂(Mg2(C6H5O7)3)溶液為浸礦劑，加入鹽酸調節pH到5.0，按固液比1:2的比例，調節流速控制在0.4mL/min，對風化殼淋積型稀土礦進行柱浸，得到稀土浸取母液採用EDTA容量法測定稀土含量為RE00.0962mmol/250g稀土礦，除雜後以草酸沉澱法富集，過濾洗滌後在900°C條件下灼燒。
[0032]經分析測定，稀土回收率為92.3%，純度為92.3%。
[0033]實施例3
[0034]稱取烘乾的風化殼淋積型稀土礦250.0g，配製質量百分比為1.0%的檸檬酸鈉(Na3C6H5O7.2H20)溶液為浸礦劑，按固液比1:2的比例，調節流速控制在0.4mL/min,對風化殼淋積型稀土礦進行柱浸，得到稀土浸取母液採用EDTA容量法測定稀土含量為RE01.108mmol/250g稀土礦，除雜後以以碳酸氫銨沉澱法富集，過濾洗滌後在900°C條件下灼燒。
[0035]經分析測定，稀土回收率為93.4%，純度為92.1%。
[0036]實施例4
[0037]稱取烘乾的風化殼淋積型稀土礦250.0g,配製質量百分比為1.0%的檸檬酸鉀(K3C6H5O7.H2O)溶液為浸礦劑，按固液比1:2的比例，調節流速控制在0.4mL/min,對風化殼淋積型稀土礦進行柱浸，得到稀土浸取母液採用EDTA容量法測定稀土含量為RE01.110mmol/250g稀土礦，除雜後以碳酸氫銨沉澱法富集，過濾洗滌後在900°C條件下灼
Jyti ο
[0038]經分析測定，稀土回收率為93.6%，純度為92.7%。
[0039]實施例5
[0040]稱取烘乾的風化殼淋積型稀土礦250.0g，配製以下混合檸檬酸鹽浸礦劑(質量百分比):0.5%檸檬酸鈉、0.5%檸檬酸鉀、0.5%檸檬酸鎂，其餘為水，加入鹽酸調節pH為7.3，按固液比1:2的比例，調節流速控制在0.4mL/min，對風化殼淋積型稀土礦進行柱浸，得到稀土浸取母液採用EDTA容量法測定稀土含量為RE01.lllmmol/250g稀土礦，除雜後以草酸沉澱法富集，過濾洗滌後在900°C條件下灼燒。
[0041]經分析測定，稀土回收率為94.2%，純度為92.2%。
[0042]實施例6
[0043]稱取烘乾的風化殼淋積型稀土礦250.0g，按固液比1:2的比例分別用1%的硫酸銨及1.28%的檸檬酸銨((NH4)3C6H5O7)溶液為浸礦劑，此次使用的兩種銨鹽中銨離子含量一致(0.151mol/L NH4+),對風化殼淋積型稀土礦進行柱浸，得到稀土浸取母液採用EDTA容量法測定稀土含量，除雜後以草酸沉澱法富集，過濾洗滌後在900°C條件下灼燒。
[0044]經分析測定，硫酸銨浸出液中稀土含量為RE00.9646mmol/250g稀土礦，稀土回收率為81.3%，純度為92.3% ;而檸檬酸銨浸出液中稀土含量為RE01.127mmol/250g稀土礦，稀土回收率為95.0%，純度為92.2%。
[0045]實施例7
[0046]稱取烘乾的風化殼淋積型稀土礦250.0g，按固液比1:2的比例分別用2%的檸檬酸鈉(Na3C6H5O7.2H20)及1.192%的氯化鈉溶液為浸礦劑，此次使用的兩種銨鹽中鈉離子含量一致(0.204mol/LNa+)，對風化殼淋積型稀土礦進行柱浸，得到稀土浸取母液採用EDTA容量法測定稀土含量，除雜後以草酸沉澱法富集，過濾洗滌後在900°C條件下灼燒。
[0047]經分析測定，氯化鈉浸出液中稀土含量為0.3319mmol/250g稀土礦，稀土回收率為28.1%，純度為92.6% ;而檸檬酸銨浸出液中稀土含量為1.126mmol/250g稀土礦，稀土回收率為94.9%,純度為92.3%ο[0048]實施例8
[0049]稱取烘乾的風化殼淋積型稀土礦250.0g，按固液比1:2的比例分別用1.5%的硫酸鎂及1.88%的檸檬酸鎂溶液(Mg2 (C6H5O7)3)為浸礦劑，此次使用的兩種浸礦劑中鎂離子含量一致(0.125mol/L Mg2+)，對風化殼淋積型稀土礦進行柱浸，得到稀土浸取母液採用EDTA容量法測定稀土含量，除雜後以草酸沉澱法富集，過濾洗滌後在900°C條件下灼燒。
[0050]經分析測定，硫酸鎂浸出液中稀土含量為0.7393mmol/250g稀土礦稀土回收率為62.3%，純度為92.0% ;而檸檬酸銨浸出液中稀土含量為1.112mmol/250g稀土礦稀土回收率為93.7%，純度為92.1%。
[0051]實例6、7、8的結果可以看出，當浸礦劑陽離子濃度一定時，檸檬酸鹽浸礦劑的稀土浸出率較高，因為檸檬酸根與稀土離子的配合作用促進了浸礦反應的進行，提高了稀土回收率。
【權利要求】
1.一種用於風化殼淋積型稀土礦的浸礦劑溶液，其特徵在於活性成分為檸檬酸鹽。
2.如權利要求1所述用於風化殼淋積型稀土礦的浸礦劑溶液，其特徵在於所述檸檬酸鹽為檸檬酸銨、檸檬酸鈉、檸檬酸鉀和檸檬酸鎂的任意一種或者任意混合。
3.如權利要求1所述用於風化殼淋積型稀土礦的浸礦劑溶液，其特徵在於所述的檸檬酸鹽活性成分含量為0.5-2.0wt%。
4.如權利要求1所述用於風化殼淋積型稀土礦的浸礦劑溶液，其特徵在於將所述的浸礦劑溶液PH值在3.0-8.0之間。
5.一種從風化殼淋積型稀土礦中提取稀土的方法，包括使用檸檬酸鹽作為浸礦劑活性成分得到稀土浸取母液，除雜，加入沉澱劑得到稀土富集物。
6.如權利要求5所述從風化殼淋積型稀土礦中提取稀土的方法，其特徵在於所述檸檬酸鹽為檸檬酸銨、檸檬酸鈉、檸檬酸鉀和檸檬酸鎂的任意一種或者任意混合。
7.如權利要求5所述從風化殼淋積型稀土礦中提取稀土的方法，其特徵在於所述的檸檬酸鹽活性成分含量為0.5-2wt%。
8.如權利要求5所述從風化殼淋積型稀土礦中提取稀土的方法，其特徵在於還包括對浸礦劑溶液調節PH值到3.0-8.0。
9.如權利要求5所述從風化殼淋積型稀土礦中提取稀土的方法，其特徵在於調節pH值時採用鹽酸。
10.如權利要求5所述從風化殼淋積型稀土礦中提取稀土的方法，其特徵在於所述沉澱劑為草酸或碳酸氫銨。
【文檔編號】C22B3/04GK103484668SQ201310481335
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月15日 優先權日:2013年10月15日
【發明者】池汝安, 李瓊, 徐志高, 張臻悅, 何正豔 申請人:武漢工程大學